气动理论1

一、叶片式气动马达的工作基本原理叶片式气马达的原理见图1。

叶片式气马达主要由定子1、转子2、叶片3及4等零件构成。

定子上有进、排气用的配气槽或孔，转子上铣有长槽，槽内有叶片。

定子两端有密封盖，密封盖上有弧形槽与进、排气孔A、B及叶片底部相通。

转子与定子偏心安装，偏心距为e。

这样由转子的外表面、叶片（两叶片之间）、定子的内表面及两密封端盖就形成了若干个密封工作容积。

图1 叶片式气马达原理图说明：（1—定子；2—转子；3、4—叶片）压缩空气由A孔输入时，分为两路：一路经定子两端密封盖的弧形槽进入叶片底部，将叶片推出。

叶片就是靠此气压推力及转子转动时的离心力的综合作用而保证运转过程中较紧密地抵在定子内壁上。

压缩空气另一路经A孔进入相应的密封工作容积。

如图42.3-1，压缩空气作用在叶片3和4上，各产生相反方向的转矩，但由于叶片3伸出长（与叶片4伸出相比），作用面积大，产生的转矩大于叶片4产生的转矩，因此转子在相应叶片上产生的转矩差作用下按逆时针方向旋转，做功后的气体由定子孔C排出，剩余残气经孔B排出。

改变压缩空气的输入方向（如由B孔输入），则可改变转子的转向。

叶片式气马达多数可双向回转，有正反转性能不同和正反转性能相同两类。

下图为正反转性能相同的叶片式马达特性曲线。

这一特性曲线是在一定工作压力（例如0.5MPa）下做出的，在工作压力不变时，它的转速、转矩及功率均依外加载荷的变化而变化。

当外加载荷转矩为零时，即为空转，此时转速达最大值nmax，马达输出功率为零。

当外加载荷转矩等于气马达最大转矩Tmax时，气马达停转，转速为零，此时输出功率也为零。

当外加载荷转矩等于气马达最大转矩的一半时，其转速为最大转速的一半。

此时马达输出功率达最大值Pmax。

一般说来，这就是气马达的额定功率。

图2 叶片式气马达特性曲线说明：在工作压力变化时，特性曲线的各值将随之有较大的变化。

说明叶片式气马达具有较软的特性。

二、活塞式气动马达的工作基本原理常用活塞式气马达大多是径向连杆式的，图3为径向连杆活塞气马达工作原理图。

教材：1.2.3.4.参考书：空气与气体动力学的任务、研究方法及发展流体静力学水力学理论流体动力学润滑理论基本任务：航空、航天、天气预报、船舶、体育运动、22v p constρ+=理想不可压流体伯努利方程空气流过飞行器外部时运动规律y L V ρ∞∞=Γ库塔儒可夫-儒科夫斯基定理假设实际黏性附面层旋涡/涡量Stokes 定理ndA Ω⋅=Γ∫y 翼梢小翼下洗速度诱导阻力有效迎角↓下洗角翼尖尾涡升力↓当地升力等效来流来流实际升力尾涡后掠机翼平直机翼n V 是产生升力/激波的有效速度后掠翼可提高产生激波的Ma cr边条涡边条翼：下表面压力>上表面压力气流旋转涡旋转涡心p 低而V 高流经部位压力低注入机翼表面气流能量推迟分离激波1V a >21V V <()120sh D mV V =−> 激波阻力7发动机气体动力学y 压气机/风扇：气体增压涡轮：气体膨胀8y 音障/音爆/音爆云正激波及阻力弱压缩波斜激波y 音障楔型体超音速运动激波及激波阻力阻力系数↑消耗3/4功率y 活塞发动机高速时螺旋桨效率低、桨尖易产生激波⇒喷气发动机y 降低波阻的超音速气动布局如后掠翼、面积率→蜂腰机身等y 音爆激波面上声学能量高度集中，这些能量让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声。

超音速低压气流局部正激波斜激波局部亚音气流超音/亚音气流超音速气流膨胀加速压缩减速尾激波压缩减速y 音爆云激波后气体急剧膨胀降压降温潮湿天气气温低于露点水汽凝结水珠云雾y 亚燃冲压发动机进气道及扩压段斜激波及正激波拉伐尔喷管气流增压至亚音速燃烧室燃烧气流超音速喷出推力超燃冲压发动机进气道/斜激波气流增压且超音速气流超音速喷出航天空气动力学y 可压缩性黏性摩擦生热气流带走加热飞行器表面Ma=2⇒温度≈120侦察机Ma=3⇒温度y 热障结构强度↓刚度↓热能热辐射热传导气动热力学常温常压2000K<T<4000K 9000K<T 分子密度低11空气y 扑动速度均匀来流合速度合力升力推力机动性强举升/推进/悬停/快速变向等动作集于一个扑翼系统大升力利用非定常机制，其升力远高于常规飞行器，能够在低雷诺数条件下飞行。

气动冲床原理气动冲床是一种利用气动装置驱动冲头做上下往复直线运动进行冲压加工的机床。

它是通过压缩空气驱动气缸，带动连杆机构使冲头做上下往复直线运动，从而对工件进行冲压加工。

气动冲床主要由机架、滑块、冲头、气缸、连杆机构、进料装置、模具等部分组成。

下面将详细介绍气动冲床的工作原理。

首先，气动冲床的工作原理是利用气缸产生的压缩空气来驱动冲头做上下往复直线运动。

当气缸接通压缩空气后，气缸内部的活塞会受到气压的作用而向下运动，带动连杆机构使冲头向下运动，对工件进行冲压加工。

而当气缸排气时，气缸内部的活塞会受到外部弹簧的作用而向上运动，带动连杆机构使冲头向上运动，完成一个冲压加工的循环。

其次，气动冲床的连杆机构是实现冲头上下往复直线运动的关键部件。

连杆机构由连杆、销轴和轴承等部件组成，通过气缸带动连杆做上下运动，从而带动冲头进行冲压加工。

连杆机构的设计要求具有较高的刚度和强度，以确保冲头的运动稳定性和加工精度。

另外，气动冲床的冲头是直接与工件接触并进行冲压加工的部件。

冲头通常由上模和下模组成，上模固定在滑块上，下模固定在机床工作台上。

当气缸带动冲头向下运动时，上模和下模之间的工件就会受到冲压加工。

冲头的设计和制造要求具有较高的硬度和耐磨性，以确保长时间稳定地进行冲压加工。

最后，气动冲床的工作过程是由控制系统控制和调节的。

控制系统通过控制气缸的通断气和气压大小来实现冲头的上下往复直线运动。

控制系统还可以通过调节气缸的行程和速度来实现对冲压加工过程的精确控制。

同时，控制系统还可以根据加工工件的要求来实现多道工艺的自动化加工。

总之，气动冲床是一种利用气动装置驱动冲头进行冲压加工的机床，其工作原理是通过气缸产生的压缩空气来驱动冲头做上下往复直线运动。

气动冲床具有结构简单、成本低、加工效率高等优点，在金属冲压加工领域有着广泛的应用。

希望本文的介绍能够帮助大家更加深入地了解气动冲床的工作原理。

风力发电机风轮系统2.1.1 风力机空气动力学的基本概念1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。

下面是翼型的几何参数图1）前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。

2）弦线、弦长连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。

弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。

3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。

4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。

5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。

6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。

7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。

对称翼型的中弧线与翼弦重合。

8）上翼面凸出的翼型表面。

9）下翼面平缓的翼型表面。

（2）风轮的几何参数1）风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。

下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。

按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。

隐身：作为一款四代战机，具备隐形，高机动，超巡等这些是必备的基本能力。

在四代机中，隐身是非常重要的一个因素，那飞机如何做到隐身呢？雷达波发射出去了是一回事，回波就又是另外一回事了。

事实上，雷达回波的强度跟被照射物体的形状有很大的关系。

我们假设一块一平方公尺的方板，但他正面垂直对着雷达时，得到的雷达发射截面大约是一千平方公尺。

如果我们把方板弯个角度，数据就会骤减为0.1平方公尺.事实上，还可以做的更厉害点，把方板斜45度，从正面看像个菱形。

还是那块方板，面积根本不变，但如果我们把这菱形也弯成一个后倾的角度。

那么数据就会降的更厉害，直接成0.001平方公尺.可以看到，同是一块方板，我们把它用不同的角度对准雷达，反射的截面积从1000平方公尺变成0.001平方公尺。

变化相差了整整100万倍！！！！！所以，如果把一架飞机的外形，做成像菱形那样。

那他的雷达信号会变的极其小，隐身的效果就处来了。

因而自然有人想到了这个外形布局。

怎么样，这个外形就是上面讲到的倾斜的菱形。

其实这就是洛克希德马丁公司最早的方案。

够科幻吧。

什么？眼熟？没错，这就是大名鼎鼎的F117夜鹰型隐形飞机最早的方案！！！！这F117的方案，第一个图的外形就是这么来的，但是后来研究发现这个菱形方块根本飞不起来，所以后来把两侧拉长，加了个内倾尾翼，成了第二张.这个验证机被称之为Have Blue，已经有夜鹰的影子了。

而上面的第三个就是真正量产型的F117。

第四个方案，加了尾翼的是个海军型的，后来项目被取消。

F117毕竟是第一代的隐形飞机，这飞机最大的毛病在于为了追求隐身而导致机动性超级差，而且很多地方受当时条件的限制，计算机只能处理二维面，所以处处棱角分明。

在南联盟被打下一架后，他的地位就急转直下，因为缺点突出，没几年后就开始退役，到2008年，全部的F117退役，一代名机，就这么匆匆下场，无不让人感慨。

雷达波也是一种波，所以它具有波的普遍特性。